Филмите играят изключително важна роля, стимулирайки нашето въображение за това какво може да се случи на човечеството в бъдеще и това е най-очевидно в областта на космическите пътешествия.
През последните години заглавия като "Интерстелар", "Марсианецът" и "Гравитация" ни помогнаха да си представим бъдещето, но и предизвикаха някои въпроси. Има моменти, в които тези филми като че ли противоречат на елементарни закони на физиката.
Астрофизикът Итън Сийгъл (Ethan Siegel) на страницата на Forbes анализира една емблематична сцена от филма "Гравитация", която виждате на постера долу.
Има ли проблем с физиката, със законите на механика в тази картина или може да има логично обяснение, непротиворечащо на науката?
Източник: Warner Bros. Pictures / Alfonso Cuarón, постер за филма "Гравитация".
В сцената двама астронавти прелитат покрай Международната космическа станция, като отчаяно се опитват да се доберат до нея. Един от модулите Союз е все още там с разгърнат парашут. Райън Стоун (Сандра Бълок) и Мат Ковалски (Джордж Клуни) се опитват да се хванат за него. И двамата се провалят, но Стоун успява да се захване с крака си за въжето на парашута и хваща Ковалски. Въжето няма да издържи и двамата и те го разбират, Ковалски се откача и бавно се отдалечава в Космоса, от Стоун и космическата станция.
Но има един проблем с този сценарий. И проблемът е, че това противоречи на първия закон на Нютон.
Източник: Warner Bros. Pictures / Alfonso Cuarón, от филма "Гравитация".
Първият закон на Нютон е може би най-старият от известните на човечеството закони на физиката: обектите в покой запазват състоянието си на покой, а обектите в движение запазват направлението и скоростта си на движение, освен ако не им въздействат външни сили. След като Стоун и Ковалски се хващат за парашутното въже, то е опънато и не се разтяга или движи повече, те трябва да се движат с постоянна една и съща скорост и в една и съща посока. На пръв поглед няма никакви причини дори да се появи някакво напрежение във въжето или то да се опъне, тъй като всички се движат с постоянна скорост, без ускорение, което означава, че няма никаква сила.
И все пак, когато Ковалски се пуска, се отдалечава.
Източник: Warner Bros. Pictures / Alfonso Cuarón, от филма "Гравитация".
Работата е там, че все пак има външни сили. Например силата на гравитацията на Земята. Има много леко, но не пренебрежимо малко, въздействие от много разредената атмосфера на тези големи височини. (Ето защо спътници на ниска околоземна орбита трябва да се издигат от време на време, иначе ще изгорят в атмосферата.) Международната космическа станция със сигурност е много по-масивна от Стоун или Ковалски и затова тя изпитва по-силно гравитационно привличане. Но това не трябва да е от значение, тъй като третият закон на Нютон, който твърди, че F = ma, ни казва, че ускоряването на МКС, на Стоун и на Ковалски трябва да бъдат еднакви, въпреки че техните маси са различни.
Силата на съпротивлението на атмосферата е също интересна, тъй като тя зависи от плътността на обекта, неговата площ и физически размери. Това е причината, поради която Галилей изпълнявайки своя експеримент с хвърляне на две топки с различна маса, но и с един и същи състав, от наклонената кула в Пиза, щеше да установи, че все пак по-тежката топка би долетяла до земята първа. В сравнение с оловната топка с тегло 5 кг, оловната топка от 500 г ще изпита само 10% от силата на гравитацията, но 22% от съпротилението на въздуха! А по-лекият, по-малко плътен обект от МКС, например човек, ще изпита по-голяма относителна привличаща сила от МКС и по този начин ще се забави малко по-лесно, докато е на орбита.
Източник: Warner Bros. Pictures / Alfonso Cuarón, от филма "Гравитация".
Но това е недостатъчно, за да предизвика ефект, подобен на показания във филма "Гравитация"! Плътността на въздуха на височината на МКС е толкова малка, че ще са нужни месеци на Ковалски, за да се отдалечи. Всъщност едно просто "дърпане" може да го тласне към космическия кораб, но това би обезценило цялата сцена.
Но има нещо, което - ако се приеме филмовият плакат като истина, което не взехме под внимание. Какво става, ако вместо да разглеждаме въжето като чисто линейната система, обърнем внимание на факта, че тук има ъгли?
Източник: Warner Bros. Pictures / Alfonso Cuarón, постер за филма "Гравитация".
Обърнете внимание на това: Ковалски е очевидно разположен под ъгъл спрямо Стоун, която очевидно е под ъгъл спрямо МКС. Какво би могло да доведе това в космоса? Целият космически кораб ще се завърти! До това може да доведе дори много слабо въздействие, предизвикано от сблъсък (както става във филма) на което и да е място, различно от точния център на масата на МКС. Ако някога сте въртяли топката на връвчица и я скъсате, знаете, че топката ще полети по права линия.
Източник: Wikimedia Commons/Brews ohare.
В космоса такова въртене може да бъде изключително бавно, толкова бавно, че да е едва забележимо във филма. Но би било достатъчно, за да се случат следните неща:
• Въжето да бъде опънато.
• Да се създаде риск по-голяма маса в края да скъса въжето.
• И, ако се отдели тяло с по-голяма маса (например, Ковалски да пусне въжето), то да се отдалечи заради собствената си инерция.
Така че има нужда от някаква форма на ускорение, която да опъне въжето, да създаде риск да се скъса и да отдалечи Ковалски от станцията, когато той пусне въжето. Това ускорение може да бъде предизвикано или от външна сила, която да промени скоростта, или чрез въртеливо движение, което води до промяна на посоката. Въз основа на това, което видяхме в самия филм, това е по-скоро промяна на посоката - много малко, но достатъчно, за да предизвика това, което се вижда на филма.
• Да се създаде риск по-голяма маса в края да скъса въжето.
• И, ако се отдели тяло с по-голяма маса (например, Ковалски да пусне въжето), то да се отдалечи заради собствената си инерция.
Така че има нужда от някаква форма на ускорение, която да опъне въжето, да създаде риск да се скъса и да отдалечи Ковалски от станцията, когато той пусне въжето. Това ускорение може да бъде предизвикано или от външна сила, която да промени скоростта, или чрез въртеливо движение, което води до промяна на посоката. Въз основа на това, което видяхме в самия филм, това е по-скоро промяна на посоката - много малко, но достатъчно, за да предизвика това, което се вижда на филма.
Източник: Warner Bros. Pictures / Alfonso Cuarón, от филма "Гравитация".
"Може би аз не гледам филмите така, както повечето учени ги гледат. Аз не търся пропуски или дупки в сюжета, не претендирам, "че това е невъзможно!" Опитвам се да намеря начин това, което виждам, да примиря със законите на физиката и мисля, че открих тук такъв вариант, така че аз избирам него!", заявява Итън Сийгъл.
"Въртенето играе голяма роля и в "Марсианецът" - там имаше момент, в който исках да изкрещя на Мат Деймън, когато проби дупка в ръкава на скафандъра си, за да "полети" към своето спасение, не можах да разбера защо той не си държи ръката по-близо до неговия център на тежестта (масата), за да контролира по-добре полета си!", споделя астрофизикът.
"Все пак опитен астронавт като Ковалски би трябвало да знае, че би могъл да пробва да направи едно последно мощно "дръпване", за да се приближи до станцията, освен ако въртенето на МКС не е било много по-силно от това, което показва камерата - тогава такава маневра би била невъзможна. Но, освен ако няма някакво ускорение - и въртенето изглежда като единствената опция, няма друга причина той да избере да се понесе към смъртта си.
Така че това трябва да е обяснението.
Или това, или за някои по-ценен от науката е сюжетът, историята и развръзката и те просто се нуждаят от претенциозен астрофизик да дойде и да им даде подходящо обяснение! Каквото и получават от Итън Сийгъл за пореден път.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари